JP7143553B2 - laser device - Google Patents
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Description
本開示は、信号光を空間に出射するレーザ装置に関する。 The present disclosure relates to a laser device that emits signal light into space.
従来、コヒーレント結合(Coherent Beam Combining:CBC)技術を用い、高出力なレーザ光である信号光を空間に出射するレーザ装置が知られている(例えば特許文献1参照)。CBC技術は、単一のレーザ光を複数のレーザ光に分割し、それらのレーザ光を増幅してからコヒーレントに結合する技術である。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a laser device that uses a coherent beam combining (CBC) technique to emit signal light, which is a high-power laser light, into space (see, for example, Patent Document 1). CBC technology is a technology that splits a single laser beam into multiple laser beams, amplifies the laser beams, and then coherently combines them.
一方、従来のレーザ装置において、信号光を遠方の通信局又はターゲットに伝送する場合、信号光を遠方に集光するための望遠鏡光学系が必要である。 On the other hand, in a conventional laser apparatus, when transmitting signal light to a distant communication station or target, a telescope optical system is required to focus the signal light to a distant point.
この望遠鏡光学系としては、振動等の周囲環境変動に強いカセグレン反射光学系が挙げられる。カセグレン反射光学系は、入射されたレーザ光のビーム径を拡大する副鏡と、副鏡による拡大後のレーザ光を空間に出射する主鏡とを有する。 As this telescope optical system, there is a Cassegrain reflective optical system that is resistant to environmental changes such as vibrations. The Cassegrain reflective optical system has a secondary mirror that expands the beam diameter of an incident laser beam, and a primary mirror that emits the expanded laser beam into space.
しかしながら、従来のレーザ装置は、カセグレン反射光学系と組合わせて使用する場合、副鏡からの高出力な戻り光による発熱を回避する目的で、環状鏡を用いてレーザ光の中心部を取除いた上で副鏡に入射させる必要がある。よって、従来のレーザ装置は、カセグレン反射光学系と組合わせて使用すると、レーザ光の中心部を取除いた分、レーザ光の利用効率が低下する。 However, when a conventional laser device is used in combination with a Cassegrain reflective optical system, an annular mirror is used to remove the central portion of the laser beam for the purpose of avoiding heat generation due to high-power return light from the secondary mirror. After that, it is necessary to make it incident on the secondary mirror. Therefore, when the conventional laser device is used in combination with the Cassegrain reflecting optical system, the utilization efficiency of the laser light is lowered by the amount of removal of the central portion of the laser light.
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、カセグレン反射光学系と組合せて使用される場合でも、従来構成に対してレーザ光の利用効率を向上可能なレーザ装置を提供することを目的としている。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and provides a laser device capable of improving the utilization efficiency of laser light compared to the conventional configuration even when used in combination with a Cassegrain reflective optical system. It is intended to
本開示に係るレーザ装置は、単一のレーザ光から得られた複数の信号光をサブアレイ化するサブアレイ化部と、レーザ光から得られた局発光を、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換する空間分配部と、サブアレイ化部によるサブアレイ化後の信号光及び空間分配部による変換後の局発光を合波することで干渉信号光を生成し、当該干渉信号光を空間に出射する合波部とを備えたことを特徴とする。 The laser device according to the present disclosure includes a sub-array forming unit that sub-arrays a plurality of signal lights obtained from a single laser light, and local light obtained from the laser light, and the light is arranged at a position other than the center of the optical axis. and the signal light after being sub-arrayed by the sub-arraying unit and the local light after conversion by the spatial distributing unit are combined to generate interference signal light, and the interference signal light is sent to the space. and a multiplexing unit for outputting to.
本開示によれば、上記のように構成したので、カセグレン反射光学系と組合せて使用される場合でも、従来構成に対してレーザ光の利用効率を向上可能となる。 According to the present disclosure, since it is configured as described above, even when used in combination with the Cassegrain reflective optical system, it is possible to improve the utilization efficiency of laser light compared to the conventional configuration.
以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係るレーザ装置の構成例を示す図である。
レーザ装置は、図1に示すように、基準光源1、光分配器2、コリメータレンズ3、K個の回路アレイ4k、信号処理部5、制御信号生成部6、空間分配部7、導入結合部8及びカセグレン反射光学系9を備えている。ここで、k=1~Kであり、実施の形態1ではK=2である。Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a laser device according to Embodiment 1. FIG.
As shown in FIG. 1, the laser device includes a reference light source 1, a
基準光源1は、単一周波数のレーザ光を出力する。基準光源1としては、例えば、シングルモードで発振する狭線幅レーザ光源が使用可能である。 A reference light source 1 outputs laser light of a single frequency. As the reference light source 1, for example, a narrow linewidth laser light source that oscillates in a single mode can be used.
光分配器2は、基準光源1により出力されたレーザ光を、単一の局発光及びK×N個の信号光に分配する。Nは2以上の自然数である。
The
基準光源1及び光分配器2は、光ファイバ等の光路を介して接続されている。
The reference light source 1 and the
コリメータレンズ3は、光分配器2により得られた局発光をコリメート状態にする光学レンズである。
The
回路アレイ4kは、光分配器2により得られた信号光のうちのN個の信号光に対し、それぞれ可変位相変調(可変位相制御)を施す光フェーズドアレイである。回路アレイ4kは、図1に示すように、並列に配置されたN個の要素回路41knにより構成されている。ここで、n=1~Nである。The circuit array 4 k is an optical phased array that applies variable phase modulation (variable phase control) to each of the N signal lights out of the signal lights obtained by the
要素回路41knは、図2に示すように、光位相変調器(光位相制御器)411kn、光増幅器412kn、光サーキュレータ413kn、光電変換器(光検出器)414kn及び位相同期回路415knを有している。また、位相同期回路415knは、図2に示すように、基準信号源416kn、可変移相器417kn、位相比較器418kn、ループフィルタ419kn及び信号生成器420knを有している。The
光位相変調器411knは、光分配器2により得られた信号光の位相を変調する可変位相制御器である。光位相変調器411knにおける変調量は、位相同期回路415knが有する信号生成器420knにより生成された光位相制御信号に従った変調量である。光位相変調器411knとしては、例えばLN(LiNbO3)位相変調器又は半導体光変調器が使用可能である。The
光増幅器412knは、光位相変調器411knによる位相変調後の信号光を増幅する。The optical amplifier 412 kn amplifies the signal light after phase modulation by the
光サーキュレータ413knは、光増幅器412knによる増幅後の信号光を、導入結合部8に出力する。また、光サーキュレータ413knは、導入結合部8により反射された光を、光電変換器414knに出力する。The optical circulator 413 kn outputs the signal light amplified by the optical amplifier 412 kn to the in-
光電変換器414knは、光サーキュレータ413knにより出力された光を電気信号に変換する。光電変換器414knとしては、例えばフォトダイオードが使用可能である。The
基準信号源416knは、高周波帯の基準周波数をもつ電気信号(基準信号)を出力する。The reference signal source 416 kn outputs an electrical signal (reference signal) having a reference frequency in a high frequency band.
可変移相器417knは、基準信号源416knにより出力された電気信号の位相をシフトさせる。可変移相器417knにおける位相シフト量は、制御信号生成部6により生成された外部制御信号A41knに従った位相シフト量である。The
位相比較器418knは、光電変換器414knにより得られた電気信号と可変移相器417knによる位相シフト後の電気信号との間の位相誤差に応じた電流又は電圧をもつ位相誤差信号を生成する。The phase comparator 418 kn outputs a phase error signal having a current or voltage corresponding to the phase error between the electrical signal obtained by the
ループフィルタ419knは、位相比較器418knにより生成された位相誤差信号をフィルタリングして制御電圧を生成する。Loop filter 419 kn filters the phase error signal generated by phase comparator 418 kn to generate a control voltage.
信号生成器420knは、ループフィルタ419knにより生成された制御電圧に応じた発振周波数をもつ光位相制御信号を生成する。The signal generator 420 kn generates an optical phase control signal having an oscillation frequency corresponding to the control voltage generated by the loop filter 419 kn .
なお、図2に示した位相同期回路415knの構成は一例であり、これに限定されない。Note that the configuration of the phase synchronization circuit 415 kn shown in FIG. 2 is an example, and is not limited to this.
なお図1では、回路アレイ41が有する要素回路411nの数及び回路アレイ42が有する要素回路412nの数が、同数とされている。しかしながら、各回路アレイ4kが有する要素回路41knの数は、異なっていてもよい。In FIG. 1 , the number of element circuits 41-1n included in the circuit array 4-1 and the number of element circuits 41-2n included in the circuit array 4-2 are the same. However, the number of
光分配器2及び回路アレイ4kは、光ファイバ等の光路を介して接続されている。The
信号処理部5は、レーザ装置におけるFFP(Far Field Pattern)、又は、所望のカセグレン反射光学系9における出力光の波面形状に基づいて、回路アレイ4kにおける位相シフト量を算出する。The
制御信号生成部6は、信号処理部5による算出結果に基づいて、回路アレイ4kが有する可変移相器417knに対する外部制御信号A41knを生成する。The
空間分配部7は、コリメータレンズ3によりコリメート状態にされた局発光(コリメート光)を、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換する。図1に示す空間分配部7は、円錐プリズム71及び円錐プリズム72から構成される。
The
円錐プリズム71は、軸方向における一方の面が円錐状に構成され、他方の面が平面状に構成されたプリズムである。円錐プリズム71は、上記他方の面がコリメータレンズ3の出射面に対向し、コリメータレンズ3によりコリメート状態にされた局発光を屈折させて空間分配する。
The
円錐プリズム72は、軸方向における一方の面が円錐状に構成され、他方の面が平面状に構成されたプリズムである。円錐プリズム72は、上記一方の面が円錐プリズム71の上記一方の面に対向し、円錐プリズム71による空間分配後の局発光を円環状の局発光に変換する。なお、円錐プリズム72は、円錐レンズ、球面レンズ又はアクロマートレンズ等のレンズでもよい。
The
なお上記では、円錐プリズム71及び円錐プリズム72から構成された空間分配部7が、局発光を円環状に変換する場合を示した。しかしながら、これに限らず、空間分配部7は、プリズム又はレンズを用い、局発光を、円環状以外の環状、例えば角環状に変換してもよい。
In the above description, the case where the
導入結合部8は、回路アレイ4kによる可変位相変調後の信号光をN個ずつKセットにサブアレイ化し、当該サブアレイ化後の信号光及び空間分配部7により得られた局発光を合波して空間に出射する。導入結合部8は、図1に示すように、反射鏡81k、コリメータアレイ82k、ビームコンバイナ83kから構成されている。The in-
反射鏡81kは、空間分配部7による変換後の局発光を反射する。反射鏡81kは、直角プリズムでもよい。
コリメータアレイ82kは、図3に示すように、N個の部分反射器821kn及びN個の光コリメータ822knを有している。The
部分反射器821knは、回路アレイ4kによる可変位相変調後の信号光のうちの一部を反射し、残りを通過させる。上記反射は、部分反射器821knに代えて、部分反射光学系又はファイバ端で生じるフレネル反射を利用して実現してもよい。また、部分反射器821knは、ビームコンバイナ83kを通過した局発光を通過させる。
また上記では、上記可変位相変調後の信号光のうちの一部を反射する場合を示したが、これに限らず、当該信号光のうちの一部を屈折させてもよい。The partial reflector 821 kn reflects part of the signal light after variable phase modulation by the circuit array 4 k and allows the rest to pass through. The above reflections may be realized using partially reflecting optics or Fresnel reflections occurring at the ends of the fibers instead of the partial reflectors 821 kn . Also, the partial reflector 821 kn passes the local light that has passed through the
Further, in the above description, the case where part of the signal light after the variable phase modulation is reflected has been shown, but the present invention is not limited to this, and part of the signal light may be refracted.
光コリメータ822knは、部分反射器821knを通過した信号光をコリメート状態にする。The
ビームコンバイナ83kは、コリメータアレイ82kによりコリメート状態にされた信号光と、反射鏡81kにより反射された局発光とを合波してカセグレン反射光学系9側へと出射する。また、ビームコンバイナ83kは、反射鏡81kにより反射された局発光の一部を通過させ、部分反射器821knへと出射する。The
これらの反射鏡81k、コリメータアレイ82k及びビームコンバイナ83kは、図4に示すように、アキシコン光学系91の形状に合わせて、アキシコン光学系91の中心部を避けて、円環状に配置される。図4において符号401は、信号光と局発光とが合波することで生成された干渉信号光を示している。These reflecting
なお、導入結合部8は、「単一のレーザ光から得られた複数の信号光をサブアレイ化するサブアレイ化部」及び「サブアレイ化部によるサブアレイ化後の信号光及び空間分配部による変換後の局発光を合波することで干渉信号光を生成し、当該干渉信号光を空間に出射する合波部」に相当する。
The
カセグレン反射光学系9は、導入結合部8による合波後の光のビーム径を拡大又は縮小する。カセグレン反射光学系9は、図1に示すように、副鏡であるアキシコン光学系91及び主鏡であるアキシコン光学系92から構成される。
The Cassegrain reflecting
アキシコン光学系91は、凸型の略円板形状に構成され、反射面911を有している。反射面911は、入射された光のビーム径(内径及び外径)を拡大する。反射面911は、曲面状に突き出し、曲面の頂点がアキシコン光学系91の中心に位置するように構成されている。アキシコン光学系91は、反射面911が導入結合部8と対向するように配置されている。
The axicon
アキシコン光学系92は、凹型の略円板形状に構成され、反射面921及び孔922を有している。反射面921は、アキシコン光学系91による拡大後の光を空間に出射する。反射面921は、曲面状に窪み、曲面の頂点がアキシコン光学系92の中心に位置するように構成されている。反射面921の径は、反射面911の径より大きい。孔922は、反射面921の頂点を軸心に構成された貫通孔である。アキシコン光学系92は、孔922の軸心が、導入結合部8からの光の光軸に沿うように配置されている。また、アキシコン光学系92は、反射面921が反射面911に対向し、且つ、反射面921の軸心が反射面911の軸心に一致するように配置されている。
The axicon
なお図1では、レーザ装置がカセグレン反射光学系9を備えた場合を示した。しかしながら、これに限らず、カセグレン反射光学系9は、レーザ装置の外部に設けられていてもよい。
また図1では、レーザ装置が、基準光源1、光分配器2、コリメータレンズ3、K個の回路アレイ4k、信号処理部5及び制御信号生成部6を備えた場合を示した。しかしながら、これに限らず、基準光源1、光分配器2、コリメータレンズ3、K個の回路アレイ4k、信号処理部5及び制御信号生成部6は、レーザ装置の外部に設けられていてもよい。Note that FIG. 1 shows the case where the laser device includes the Cassegrain reflecting
FIG. 1 also shows the case where the laser device includes the reference light source 1, the
実施の形態1に係るレーザ装置は、従来構成に対し、空間分配部7及び導入結合部8及びカセグレン反射光学系9を付加している。
そして、実施の形態1に係るレーザ装置は、単一の局発光を空間分配部7にて、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換し、導入結合部8にて、カセグレン反射光学系9の側面から複数のサブアレイ化した信号光を導入し、コヒーレントに合成する。
これにより、実施の形態1に係るレーザ装置は、カセグレン反射光学系9の主鏡であるアキシコン光学系92に蹴られなくビームを配置可能となる。The laser device according to the first embodiment has a
In the laser device according to the first embodiment, the
As a result, the laser device according to the first embodiment can arrange the beam without being blocked by the axicon
実施の形態1に係るレーザ装置は、従来構成と比較し、以下のような効果を奏する。 The laser device according to the first embodiment has the following effects as compared with the conventional configuration.
まず、従来構成は、アキシコン光学系を構成する副鏡からの反射戻り光を回避するため、環状鏡によりレーザ光の中心部を取除く必要があり、レーザ光の利用効率が低下する。これに対し、実施の形態1に係るレーザ装置は、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換した局発光と複数のサブアレイ化後の信号光とを結合させ、カセグレン反射光学系9に入射する。これにより、このレーザ装置は、レーザ光の中心部を取除くことなくビームを生成でき、レーザ光の利用効率を向上可能となる。
First, in the conventional configuration, it is necessary to remove the central portion of the laser beam by means of an annular mirror in order to avoid the reflected return light from the secondary mirror that constitutes the axicon optical system, which lowers the utilization efficiency of the laser beam. On the other hand, in the laser device according to the first embodiment, local light that has been converted into a shape in which light is arranged at a position other than the center of the optical axis is combined with a plurality of sub-arrayed signal lights, and the Cassegrain reflection
また、従来構成は、複数のサブアレイ化された信号光をコヒーレント結合する場合、各信号光のビーム範囲の全てをカバーするため、局発光のビーム径を拡大して均一な振幅及び位相を維持した局発光を生成する必要又はビームスプリッタを大型化する必要があった。この場合、従来構成では、サブアレイ数の増加と共に、波面歪み又は光学アライメント誤差に起因して位相雑音が生じる。これに対し、実施の形態1に係るレーザ装置は、局発光を、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換する。これにより、このレーザ装置は、信号光と結合される局発光のビーム径を小さくできるため、位相雑音を抑制でき、サブアレイ数を増加可能となる。 In addition, in the conventional configuration, when coherently combining a plurality of sub-arrayed signal lights, in order to cover the entire beam range of each signal light, the beam diameter of the local light is expanded to maintain uniform amplitude and phase. There was a need to generate local light or a larger beam splitter. In this case, in the conventional configuration, phase noise occurs due to wavefront distortion or optical alignment error as the number of subarrays increases. On the other hand, the laser device according to Embodiment 1 converts local light into a shape in which light is arranged at positions other than the center of the optical axis. As a result, this laser device can reduce the beam diameter of the local light that is combined with the signal light, so that phase noise can be suppressed and the number of subarrays can be increased.
以上のように、この実施の形態1によれば、レーザ装置は、単一のレーザ光から得られた複数の信号光をサブアレイ化するサブアレイ化部と、レーザ光から得られた局発光を、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換する空間分配部7と、サブアレイ化部によるサブアレイ化後の信号光及び空間分配部7による変換後の局発光を合波することで干渉信号光を生成し、当該干渉信号光を空間に出射する合波部とを備えた。これにより、実施の形態1に係るレーザ装置は、カセグレン反射光学系9と組合せて使用される場合でも、従来構成に対し、出力スケーラビリティを確保でき且つ出力光の利用効率の向上が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the laser device includes a sub-arraying unit that sub-arrays a plurality of signal lights obtained from a single laser light, local light obtained from the laser light, Interference by combining the signal light after sub-arraying by the
実施の形態2.
実施の形態1に係るレーザ装置では、信号光のサブアレイ数が2(K=2)である場合を示したが、これに限らない。実施の形態2に係るレーザ装置では、信号光のサブアレイ数(K)を2以上の自然数に拡張し、出力光の出射強度向上を図った構成を示す。
In the laser device according to Embodiment 1, the case where the number of sub-arrays for signal light is 2 (K=2) was shown, but the number is not limited to this. In the laser device according to the second embodiment, the number of sub-arrays (K) of the signal light is expanded to a natural number of 2 or more to improve the emission intensity of the output light.
図5は実施の形態2に係るレーザ装置の構成例を示す図である。この図5に示す実施の形態2に係るレーザ装置の構成例は、図1に示す実施の形態1に係るレーザ装置の構成例に対し、信号光のサブアレイ数が異なる点以外は同じである。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a laser device according to the second embodiment. The configuration example of the laser device according to the second embodiment shown in FIG. 5 is the same as the configuration example of the laser device according to the first embodiment shown in FIG. 1 except that the number of sub-arrays for signal light is different.
なお、実施の形態2に係るレーザ装置では、回路アレイ4k、反射鏡81k、コリメータアレイ82k及びビームコンバイナ83kが、信号光のサブアレイ数分配置される。また、反射鏡81k、コリメータアレイ82k及びビームコンバイナ83kは、図6に示すように、アキシコン光学系91の形状に合わせて、アキシコン光学系91の中心部を避けて、環状に配置される。図6において符号601は、信号光と局発光とが合波することで生成された干渉信号光を示している。In the laser device according to the second embodiment, circuit arrays 4 k ,
実施の形態2に係るレーザ装置は、従来構成及び実施の形態1に係るレーザ装置と比較し、以下のような効果を奏する。 The laser device according to the second embodiment has the following effects as compared with the conventional configuration and the laser device according to the first embodiment.
まず、従来構成では、ビームスプリッタを用いて信号光と局発光を合波しているため、加算できる信号光サブアレイ数は2に制限されていた。これに対し、実施の形態2に係るレーザ装置は、信号光のサブアレイ数を2以上で、隙間なく配置して合成させることができるため、レーザ光を高出力化することができる。更に、このレーザ装置は、レーザ光の中心部を取除くことなくビームを生成できるため、高い合成効率の光フェーズドアレイを実現できる。 First, in the conventional configuration, signal light and local light are combined using a beam splitter, so the number of signal light subarrays that can be added is limited to two. On the other hand, in the laser device according to the second embodiment, the number of sub-arrays of signal light is two or more, and the sub-arrays can be arranged without gaps and synthesized, so that the output of the laser light can be increased. Furthermore, since this laser device can generate a beam without removing the central portion of the laser light, an optical phased array with high synthetic efficiency can be realized.
また、実施の形態2に係るレーザ装置は、信号光と局発光の合波光を2以上のサブアレイ数で任意に配置することができる。更に、このレーザ装置は、各要素回路41knが有する可変移相器417knに対して、任意の外部制御信号A41knを印加することができる。よって、このレーザ装置は、反射鏡81k、コリメータアレイ82k及びビームコンバイナ83kの配置数又は可変移相器417knに対する外部制御信号A41knが適切に設計されることで、従来構成又は実施の形態1に係るレーザ装置と比較し、多様な位相分布をもつ出力光を生成することができる。Also, in the laser device according to the second embodiment, the multiplexed light of the signal light and the local light can be arbitrarily arranged in two or more sub-arrays. Furthermore, this laser device can apply an arbitrary external control signal A41 kn to the
実施の形態3.
実施の形態3では、空間分配部7が有する円錐プリズム72に対し、外部制御による駆動機構を付加し、カセグレン反射光学系9から出射される光のビーム径の可変機能を付加した構成を示す。
図7は実施の形態3に係るレーザ装置の構成例を示す図である。この図7に示す実施の形態3に係るレーザ装置は、図5に示す実施の形態2に係るレーザ装置に対し、信号処理部10及び駆動制御部11が追加されている。その他の構成は、実施の形態2に係るレーザ装置と同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a laser device according to
信号処理部10は、所望のビーム径に応じて、円錐プリズム72の駆動量を算出する。
The
駆動制御部11は、信号処理部10により算出された駆動量で、円錐プリズム72を光軸方向に駆動する。
The
図8は、円錐プリズム71と円錐プリズム72との配置例を示す図である。
円錐プリズム71と円錐プリズム72との間の距離が変わると、局発光のビーム径が変化する。よって、実施の形態2に係るレーザ装置は、円錐プリズム72を光軸方向に駆動することで、カセグレン反射光学系9から出射される光のビーム径を変えることができる。図8において、符号801は円錐プリズム72の駆動方向を示し、符号802は空間分配部7による変換後の局発光のビーム径を示している。FIG. 8 is a diagram showing an arrangement example of the
When the distance between the
なお図7,8では、駆動制御部11が円錐プリズム72を駆動する場合を示した。しかしながら、これに限らず、駆動制御部11は、円錐プリズム72ではなく、円錐プリズム71を駆動してもよいし、円錐プリズム71及び円錐プリズム72の両方を駆動してもよい。
7 and 8 show the case where the
また図7,8では、空間分配部7が円錐プリズム71及び円錐プリズム72により構成された場合を示した。しかしながら、空間分配部7がその他のプリズム又はレンズにより構成された場合についても、上記と同様に、信号処理部10及び駆動制御部11による制御を付加可能である。
7 and 8 show the case where the
また、信号処理部10及び駆動制御部11は、「光学素子のうちの少なくとも1つを軸方向に駆動することで、空間分配部による変換後の局発光のビーム径を変える調整部」に相当する。
Further, the
実施の形態3に係るレーザ装置は、従来構成、実施の形態1及び実施の形態2に係るレーザ装置と比較し、カセグレン反射光学系9を構成する大型なアキシコン光学系91及びアキシコン光学系92を駆動することなく、カセグレン反射光学系9から出射される光のビーム径を変えることができる。
The laser device according to the third embodiment has a conventional configuration, and compared with the laser devices according to the first and second embodiments, the large-sized axicon
なお、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that it is possible to freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component from each embodiment.
本開示に係るレーザ装置は、カセグレン反射光学系と組合せて使用される場合でも、従来構成に対してレーザ光の利用効率の向上が可能となり、信号光を空間に出射するレーザ装置等に用いるのに適している。 Even when the laser device according to the present disclosure is used in combination with a Cassegrain reflective optical system, it is possible to improve the utilization efficiency of laser light compared to the conventional configuration, and it is suitable for laser devices that emit signal light into space. Suitable for
1 基準光源、2 光分配器、3 コリメータレンズ、4k 回路アレイ、5 信号処理部、6 制御信号生成部、7 空間分配部、8 導入結合部、9 カセグレン反射光学系、10 信号処理部、11 駆動制御部、41kn 要素回路、71 円錐プリズム、72 円錐プリズム、81k 反射鏡、82k コリメータアレイ、83k ビームコンバイナ、91 アキシコン光学系、92 アキシコン光学系、411kn 光位相変調器、412kn 光増幅器、413kn 光サーキュレータ、414kn 光電変換器、415kn 位相同期回路、416kn 基準信号源、417kn 可変移相器、418kn 位相比較器、419kn ループフィルタ、420kn 信号生成器、821kn 部分反射器、822kn 光コリメータ。1 reference light source, 2 optical distributor, 3 collimator lens, 4 k -circuit array, 5 signal processing section, 6 control signal generating section, 7 spatial distribution section, 8 introduction coupling section, 9 Cassegrain reflection optical system, 10 signal processing section, 11 drive control unit, 41 kn element circuit, 71 conical prism, 72 conical prism, 81 k reflector, 82 k collimator array, 83 k beam combiner, 91 axicon optical system, 92 axicon optical system, 411 kn optical phase modulator, 412 kn optical amplifier, 413 kn optical circulator, 414 kn photoelectric converter, 415 kn phase lock circuit, 416 kn reference signal source, 417 kn variable phase shifter, 418 kn phase comparator, 419 kn loop filter, 420 kn signal generation 821 kn partial reflector, 822 kn light collimator.
Claims (6)
前記レーザ光から得られた局発光を、光軸中心を除く位置に光が配置された形状に変換する空間分配部と、
前記サブアレイ化部によるサブアレイ化後の信号光及び前記空間分配部による変換後の局発光を合波することで干渉信号光を生成し、当該干渉信号光を空間に出射する合波部と
を備えたレーザ装置。a sub-arraying unit that sub-arrays a plurality of signal lights obtained from a single laser beam;
a spatial distribution unit that converts the local light obtained from the laser light into a shape in which the light is arranged at a position other than the center of the optical axis;
a combining unit that generates interference signal light by combining the signal light after sub-arraying by the sub-arraying unit and the local light after conversion by the space distribution unit, and emits the interference signal light into space; laser device.
前記光位相制御器による可変位相制御後の信号光を部分的に反射又は屈折させ、当該部分的に反射又は屈折させた信号光及び前記レーザ光から得られた局発光の合波により生成された干渉信号光を電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器により得られた電気信号と基準信号との間の位相誤差に基づいて、前記光位相制御信号を生成する位相同期回路とを備え、
前記サブアレイ化部は、前記光位相制御器による可変位相制御後の信号光をコリメートし、当該コリメート後の信号光をサブアレイ化する
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。an optical phase controller that performs variable phase control on a plurality of signal lights obtained from the laser light according to an optical phase control signal;
generated by partially reflecting or refracting the signal light after variable phase control by the optical phase controller, and combining local light obtained from the partially reflected or refracted signal light and the laser light a photodetector that converts the interference signal light into an electrical signal;
a phase synchronization circuit that generates the optical phase control signal based on the phase error between the electrical signal obtained by the photodetector and a reference signal;
2. The laser device according to claim 1, wherein the sub-array forming section collimates the signal light after the variable phase control by the optical phase controller, and forms the collimated signal light into a sub-array.
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。2. The laser device according to claim 1, wherein the space distribution section is configured using a plurality of optical elements including a prism or a lens.
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。2. The laser device according to claim 1, wherein the spatial distribution section uses a plurality of optical elements including a conical prism or a conical lens to convert local light obtained from the laser light into an annular shape.
ことを特徴とする請求項4記載のレーザ装置。5. The laser device according to claim 4, further comprising: an adjustment section that changes a beam diameter of the local light after conversion by the spatial distribution section by axially driving at least one of the optical elements. .
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちの何れか1項記載のレーザ装置。6. The laser apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a Cassegrain reflection optical system that expands or reduces a beam diameter of the interference signal light emitted by the combining section.
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